In vielen Elektronikprojekten stellt sich die Frage, wie sich aus einer niedrigen Batteriespannung eine deutlich höhere Gleichspannung gewinnen lässt. Besonders interessant ist das für Röhrenradios, kleine Röhrenverstärker oder experimentellen Schaltungen. Dort werden oft 60 bis 100 Volt benötigt. Und das ist weit mehr, als ein Akku oder ein Netzteil mit wenigen Volt liefern kann. Es sei denn, Sie schalten zehn oder mehr 9-Volt-Batterien in Reihe. Wer eine Hochspannung aus einer Batteriespannung von 6, 9 oder 12 Volt erzeugen möchte, braucht daher eine geeignete Wandlerschaltung.
Eine einfache und bewährte Lösung dafür ist die Flusswandler-Schaltung. Mit nur wenigen Bauteilen lässt sich damit aus wenigen Volt Eingangsspannung eine stabile Hochspannung erzeugen. Der große Vorteil dieser Schaltung liegt in ihrem minimalistischen Aufbau: Ein einzelner Transistor, ein kleiner Ferrittrafo, eine Diode und wenige Kondensatoren genügen bereits, um eine funktionierende Hochspannungsquelle zu realisieren.
In diesem Beitrag wird gezeigt, wie sich ein solcher Flusswandler aufbauen lässt, wie die Schaltung arbeitet und welche Spannungen sich in der Praxis erreichen lassen. Die vorgestellte Schaltung eignet sich besonders für Bastler und Experimentierer, die einen Flusswandler selbst bauen möchten. Das kann als Ersatz für eine Anodenbatterie sein oder als kompakte Hochspannungsversorgung für portable Röhrenschaltungen. Vielleicht aber auch nur zum Experimentieren.
Natürlich gibt es heute Step-Up-Module aus dem Elektronikhandel, die aus wenigen Volt zuverlässig 90 Volt oder mehr erzeugen. Doch wer gerne selbst baut, findet im Flusswandler eine überraschend einfache, gut funktionierende und sehr günstige Alternative.
Warum überhaupt ein Flusswandler?
Für portable Röhrengeräte oder kleine Versuchsschaltungen reichen oft schon simple Step-Up-Schaltungen aus. Handelsübliche Module leisten hier gute Dienste, sind kompakt und sofort einsetzbar. Allerdings macht es Spaß – und oft auch Sinn – einen Spannungswandler selbst aufzubauen. So bleibt man flexibel, kann die erzeugte Spannung variieren und lernt dabei die Arbeitsweise dieser Wandlertopologie kennen.
Eine der minimalistischsten Lösungen ist der Flusswandler, ein klassischer Gleichspannungswandler, der mit erstaunlich wenigen Bauteilen auskommt. Ein Transistor, ein kleiner Ferritkern mit zwei Wicklungen, einige Kondensatoren und eine Diode reichen bereits aus, um aus wenigen Volt eine stabile Hochspannung zu erzeugen.
Funktionsprinzip des Flusswandlers – einfach erklärt
Der Flusswandler arbeitet nach einem Selbstschwinger-Prinzip:
Der Transistor schaltet die Primärwicklung des kleinen Ferrittrafos fortlaufend ein und aus. Immer wenn der Transistor leitend wird, baut sich im Kern ein Magnetfeld auf. Wird der Transistor abgeschaltet, bricht das Magnetfeld wieder zusammen. Genau in diesem Moment entsteht an der Sekundärwicklung eine hohe Spannung, die anschließend über eine Diode gleichgerichtet und mit einem Elektrolytkondensator geglättet wird.
Eine Besonderheit beim DCW318, der als Vorbild diente:
Die Rückkopplung erfolgt direkt über die Sekundärwicklung, was den Aufbau weiter vereinfacht. Die Frequenz des Wandlers sollte dabei unabhängig von der Belastung der Schaltung weitgehend stabil bleiben. So ergibt sich eine erstaunlich robuste und zugleich effiziente Spannungsquelle.
Wichtig: Der Ferritkern sollte keinen Luftspalt besitzen. Die Energie wird in dieser Bauform nicht im Kern gespeichert; Kerne mit Luftspalt funktionieren zwar, können aber zu stark schwankenden Leerlaufspannungen führen.
Der Aufbau ist mit einfachen Mitteln realisierbar
Für den Versuchswandler wurde eine Netzdrossel aus einer alten Energiesparlampe verwendet. Wichtig: Es handelt sich hierbei um einer jener Typen, die noch mit einer Leuchtstoffröhre ausgestattet sind und mit einem elektronischen Vorschaltgerät arbeiten. Die Drosseln bestehen aus einem Ferritschalenkern, der sich nach dem Erhitzen meist gut vom Spulenkörper lösen lässt.
Auf den freigelegten Spulenkörper wird eine zusätzliche Primärwicklung mit ca. 20 Windungen aus Kupferlackdraht (Stärke hier ca. 0,2 bis 0,3 Millimeter) aufgebracht. Die vorhandene Wicklung dient in der Spannungswandlerschaltung als Sekundärwicklung. Damit bekommt man ohne großen Aufwand einen funktionierenden Wandlertrafo.
Alternativ kann man auch auf einem kleinen RM-Schalenkern wickeln, etwa mit:
- 15 bis 20 Windungen auf der Primärseite und
- ca. 100 Windungen auf der Sekundärseite.
Damit lassen sich problemlos Spannungen im Bereich 60 bis100 Volt (oder bei höherer EIngansspannung auch deutlich darüber) erzeugen. Und das ist genügend für kleine Röhrenstufen oder Anodenbatterie-Ersatzlösungen.
Die Schaltung im Überblick
Die Flusswandler-Schaltung besteht aus folgenden Komponenten:
- Die Flusswandler-Schaltung besteht aus einem NPN- oder einem PNP-Transistor, wobei ein PNP-Typ hinsichtlich des Massebezugs besonders günstig ist.
- Außerdem wird ein modifizierter Wandlertrafo benötigt, der aus einem Ferritkern mit Primär- und Sekundärwicklung besteht.
- Zur Gleichrichtung der erzeugten Hochspannung dient eine Diode mit kurzer Schaltzeit.
- Ein Kondensator übernimmt die Glättung der Ausgangsspannung, sodass eine möglichst gleichmäßige Gleichspannung zur Verfügung steht.
- Zusätzlich sind zwei kleine Kondensatoren (C3 und C6 vorgesehen), welche die Schwingfrequenz des Wandlers beeinflussen.
Mit steigender Eingangsspannung lässt sich die Ausgangsspannung sehr einfach variieren. Der Transistor schwingt dank der Rückkopplungswicklung von selbst an. Und das funktioniert auch ganz ohne Controller, IC oder eine komplexe Treiberschaltung.
Sicherheit: hohe Spannungen trotz einfacher Schaltung
Auch wenn die Schaltung simpel aussieht, sollte man vorsichtig arbeiten:
Bei hoher Last oder Überlastung können die negativen Spannungsanteile an der Sekundärseite extrem ansteigen. Im ungünstigen Fall bis über mehrere hundert Volt. Das kann zu Überschlägen in der Wicklung oder sogar zu Windungsschlüssen führen. Saubere Isolation der Wicklungen ist daher Pflicht.
Messergebnisse des eigenen Versuchsaufbaus
Die untenstehende Tabelle zeigt die im praktischen Aufbau gemessenen Werte für verschiedene Kombinationen aus Eingangsspannung, Lastwiderstand und resultierender Ausgangsspannung. Dadurch lässt sich sehr gut erkennen, wie effizient der Flusswandler arbeitet und wie sich die Spannung unter Last verhält.
| RL = 100 kΩ | |||||
| Ue (V) | 2,0 | 3,7 | 6,0 | 9,0 | 12,0 |
| Ua = (V) | 26 | 56 | 90 | 126 | 153 |
| Ie = (A) | 0,06 | 0,14 | 0,22 | 0,33 | 0,4 |
| RL = 10 kΩ | |||||
| Ue (V) | 2,0 | 3,7 | 6,0 | 9,0 | 12,0 |
| Ua = (V) | 17 | 32 | 47 | 60 | 71 |
| Ie = (A) | 0,16 | 0,27 | 0,38 | 0,5 | 0,55 |
Im Versuch zeigte sich:
Mit einer angehobenen Eingangsspannung steigt der Wirkungsgrad deutlich, und selbst unter höherer Last bleibt der Flusswandler erstaunlich stabil. Für eine provisorische oder portable Hochspannungsversorgung ist das völlig ausreichend.
Wer etwas experimentierfreudig ist, kann die Wicklung anpassen und sogar deutlich höhere Spannungen erzeugen. Mit einem regelbaren Netzteil lässt sich die Ausgangsspannung sehr fein einstellen.
Einfach, günstig und erstaunlich leistungsfähig
Der Flusswandler ist wahrscheinlich eine der einfachsten Möglichkeiten, hohe Spannungen aus einer niedrigen Versorgung zu erzeugen, und das ganz ohne exotische Bauteile oder einen komplizierten Schaltungsaufbau. Der Aufbau gelingt mit minimalem Materialaufwand, die Funktionsweise ist gut nachvollziehbar, und die erzielten Spannungen reichen problemlos für Röhrenschaltungen und ähnliche Projekte aus.
Für Bastler und Experimentierer, die eine kompakte Hochspannungsquelle suchen oder eine alte Anodenbatterie ersetzen möchten, ist dieser Wandler eine interessante Lösung. Die Schaltung ist leicht aufzubauen, leicht zu verstehen und arbeitet mit überraschend guten Ergebnissen. Zwar ist die Stromaufnahme nicht gerade gering, aber dafür lässt sich die Schaltung mit einfachen Mitteln umsetzen.
Bauteileliste zur gezeigten Flusswandler-Schaltung
Aktive Bauteile:
- T1: BD136 (PNP-Leistungstransistor)
(alternativ: BD138, BD140 oder vergleichbarer PNP-Transistor mit ≥ 40 V Uce und ausreichender Verlustleistung) - D1: 1N4937 (schnelle Gleichrichterdiode)
(alternativ: UF4007, BYV26 oder vergleichbar)
Transformator:
Wandlertrafo (Ferritkern):
- Primärwicklung: ca. 15–20 Windungen Kupferlackdraht 0,2–0,3 mm
- Sekundärwicklung: ca. 80–120 Windungen
- Ferritkern ohne Luftspalt (z. B. aus Energiesparlampen-Drossel oder RM-Kern)
Kondensatoren:
- C1: 470 µF / ≥ 16 V (Eingangspufferung)
- C2: 4,7 µF / 350 V (Ausgangsglättung)
Widerstände / Last:
- RL: Lastwiderstand (z. B. 10 kΩ bis 100 kΩ je nach gewünschter Belastung)
- Rv: Vorwiderstand für Glimmlampe (typisch 220 kΩ bis 470 kΩ)
Anzeige (optional):
- Glimmlampe zur optischen Kontrolle der Hochspannung
Versorgung:
- Ue: 2 Volt bis 12 Volt Gleichspannung (Batterie oder Netzteil)
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